این کشف سال‌ها پژوهش نظری را به واقعیت تجربی تبدیل می‌کند
فاز شگفتانگیز ماده می‌تواند برای دانشمندانی که می‌کوشند کامپیوتر کوانتومی قابل‌اعتماد بسازند، استفاده کلیدی داشته باشد – Nasa
دانشمندان فاز جدیدی از ماده را به وجود آورده‌اند که در آن، زمان دو بعد دارد.
به گفته پژوهشگرانی که آن را پیدا کردند، ایجاد یک بعد «اضافی» در زمان می‌تواند نحوه تفکر ما را در مورد ماده تغییر دهد و همین طور به ساخت کامپیوترهای کوانتومی کمک کند که خود آن‌ها می‌توانند جهان را تغییر دهند.
و این ویژگی مبهوت‌کننده به روشی تقریبا به همان اندازه شگفتانگیز کشف شد: با لیزر‌های نورانی که به شکل پالس‌هایی الهام‌گرفته از دنباله فیبوناچی، در اتم‌های درون کامپیوتر کوانتومی سوسو می‌زدند.
وقتی دانشمندان این کار را انجام دادند، فاز عجیبی از ماده را پیدا کردند. به گفته دانشمندان، [این فاز] دو بعد دارد، ولی همچنان فقط در یک راستا جریان پیدا می‌کند.
دانشمندان می‌گویند، این [کشف] سال‌ها پژوهش نظری را به واقعیت تجربی تبدیل می‌کند.
این پژوهش در مقاله‌ای جدید به نام «فاز جای‌شناسی (توپولوژی) پویا تحقق یافته در شبیه‌ساز کوانتومی یون به دام‌افتاده» که در مجله نیچر (Nature) منتشر شد، گزارش شد.
این فاز شگفتانگیز ماده می‌تواند برای دانشمندانی که سعی دارند کامپیوترهای کوانتومی قابل‌اعتماد بسازند، استفاده کلیدی داشته باشد. چنین فناوری می‌تواند با امکان‌پذیر کردن محاسباتی که پیش از این در عمل غیرممکن بودند، جهان را تغییر دهد، اما ثابت شده است اطمینان از قابل اعتماد بودن و استحکام کافی برای استفاده واقعی دشوار است.
در فاز جدید ماده، اطلاعاتی که ذخیره می‌شوند در مقایسه با سایر سیستم‌هایی که در حال حاضر در کامپیوترهای کوانتومی استفاده می‌شوند، در برابر خطاها خیلی بیشتر محافظت شده‌اند. این به آن معنا است که اطلاعات را می‌توان برای مدت طولانی‌تری نگه داشت که به نوبه خود محاسبات کوانتومی را بسیار محتمل‌تر می‌کند.
کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت‌ها یا بیت‌های کوانتومی نیرو می‌گیرند که مانند بیت‌های کامپیوترند. آن‌ها از یون‌های اتمی ساخته شده‌اند و می‌توانند خاموش، روشن یا ترکیبی از این دو باشند.
اما تاثیر متقابل آن‌ها با کیوبیت‌ها می‌تواند آن‌ها را آشفته کند و هر کامپیوتری را که به آن‌ها وابسته است آن قدر مستعد خطا کند که دیگر فایده نداشته باشد.
فیلیپ دومیترسکو، از مرکز فیزیک کوانتومی محاسباتی موسسه فلتیرون (Flatiron) در نیویورک سیتی، گفت: «حتی اگر تمام اتم‌ها را تحت کنترل شدید قرار دهید، آن‌ها می‌توانند با حرف زدن با محیط‌شان، گرم شدن یا تاثیر متقابل بر اشیا به روش‌هایی که شما برنامه‌ریزی نکرده‌اید، خاصیت کوانتومی خود را از دست بدهند. در عمل، دستگاه‌های آزمایشی منابع خطای زیادی دارند که می‌تواند پس از فقط چند پالس لیزر، پیوستگی را کاهش دهد.»
دانشمندان باید راهی بیابند تا آن کیوبیت‌ها را قوی‌تر و کمتر مایل به تغییر کنند. یک راه این است که آن‌ها را با لیزرها پایدار کنند که بر «تقارن» می‌افزاید و آن‌ها را در برابر تغییر، انعطاف‌پذیرتر می‌کند- اما در مطالعه جدید، دانشمندان با استفاده از پالس‌های لیزری که به ترتیب می‌آمدند ولی تکرار نمی‌شدند نه یک بار بلکه دو برابر تقارن اضافه کردند.
فرضیه نشان می‌دهد که این کار با ایجاد ترتیب خاصی در زمان که تقارن بیشتری می‌افزاید، محقق می‌شود؛ به این معنا که در واقع، مقداری بیشتری تقارن و انعطاف‌پذیری را می‌گیرد که از بعد اضافه‌ای قرض گرفته است که در واقع وجود ندارد.
اما با توجه به پیچیدگی و اسرار سیستم‌ها، نظریه همیشه در محاسبات کوانتومی درست در نمی‌آید. اکنون دانشمندان درست بودن این نظریه را در دنیای واقعی ثابت کرده‌اند.
دانشمندان اکنون درصدد تلفیق اطلاعات در کامپیوترهای کاربردی‌اند که می‌توانند به رفتار گیج‌کننده تکیه کنند تا در واقع کامپیوترهای کوانتومی را توسعه بخشند.
دومیترسکو در بیانیه‌ای گفت: «ما این برنامه مستقیم و وسوسه‌انگیز را داریم، اما باید راهی پیدا کنیم تا آن را با محاسبات مرتبط کنیم. این مشکلی آشکار است که ما داریم روی آن کار می‌کنیم.»
© The Independent